Прорыв: квантовые компьютеры скоро поместятся в ваш телефон

Quantum Brilliance разработала квантовый компьютер на основе алмаза, который может работать при комнатной температуре и быть миниатюрным, сообщает sifted.

Квантовый компьютер, достаточно маленький, чтобы поместиться на вашем столе – или быть встроенным в спутник, автомобиль или даже мобильный телефон – больше не является несбыточной мечтой. Первые такие машины фактически начинают поставляться первым клиентам благодаря достижениям в кубитах, созданных с использованием синтетических алмазов.

Технология получила вотум доверия со стороны инвесторов сегодня, когда двухлетний стелс-стартап Quantum Brilliance привлек почти 10 миллионов долларов начального финансирования от консорциума инвесторов во главе с Main Sequence Ventures и основателями QxBranch, австралийской компании по предоставлению квантовых услуг, приобретенной Rigetti.

Финансирование ускорит коммерциализацию технологии, которая, по словам Эндрю Хорсли, генерального директора австралийско-немецкого стартапа, может кардинально изменить способ использования квантовых вычислений.

«Это упрощает квантовый компьютер и превращает его в нечто, что можно разместить в обычной серверной стойке рядом с классическими компьютерами. Большинство квантовых компьютеров – это гигантские мэйнфреймы; в конечном итоге они будут достаточно маленькими, чтобы их можно было встраивать в мобильные устройства», – сказал Хорсли Sifted.

«Потенциал миниатюризации огромен».

Таков объем квантовых компьютеров, которые можно было бы создать с помощью этой техники.

«Мы думаем об объемах в миллионах, а не о тысячах, о которых люди говорят как о квантовых компьютерах на основе сверхпроводимости», – сказал Маркус Доэрти, главный научный сотрудник.

Quantum Brilliance поставила свою первую систему в суперкомпьютерный центр Pawsey в Австралии в начале этого года и начинает поставки другим коммерческим клиентам.

Квантовые компьютеры при комнатной температуре

Quantum Brilliance разрабатывает квантовые компьютеры на основе синтетических алмазов, для работы которых не требуются температуры, близкие к абсолютному нулю, или сложные лазерные системы. Это резко контрастирует со сверхпроводящими квантовыми системами, разработанными такими крупными компаниями, как Google, IBM и Rigetti, которым нужны большие и энергоемкие системы охлаждения, чтобы поддерживать их температуру ниже, чем в межзвездном пространстве.

Вычислительные системы с захваченными ионами, такие как созданные Honeywell и IonQ, потенциально могут быть меньше, но даже самый маленький такой компьютер, представленный исследовательской группой из Университета Инсбрука этим летом, был размером с две серверные стойки.

Напротив, система Quantum Brilliance размером с коробку для завтрака.

Кубиты на основе алмаза по качеству находятся где-то между сверхпроводящими кубитами и кубитами с захваченными ионами.

«Это средний класс по производительности», – сказал Доэрти для Sifted. Скорость затвора ниже, чем у сверхпроводящих кубитов, но выше, чем у захваченных ионов. Когерентность алмазных кубитов ниже, чем у захваченных ионов. Однако большим преимуществом является возможность работать при комнатной температуре.

В квантовых ускорителях Quantum Brilliance на данный момент всего два кубита, ничтожно мизерные по сравнению с системами из 72 кубитов, разработанными Google. Однако Хорсли сказал, что к 2025 году компания может достичь 50 кубитов.

Как это работает

Кубиты на основе алмаза создаются с использованием алмазов с определенным дефектом – один атом углерода решетки алмаза заменяется атомом азота с оставленным рядом зазором. Щель, или вакансия, становится отрицательно заряженной и ведет себя как ион, захваченный в ловушку. Это можно превратить в кубит при освещении зеленым лазером. (Синтетические алмазы разрабатываются для различных высокотехнологичных целей, подобных этой.)

По словам Доэрти, кубиты на основе алмаза были ведущей идеей в квантовых вычислениях примерно до 2014 года, но прогресс остановился, поскольку оказалось трудно создать синтетические алмазы с достаточной точностью, чтобы система работала. Соучредители Quantum Brilliance совершили прорыв в разработке новой технологии изготовления, которая обеспечивает большую точность. Стартап покупает синтетические алмазы у Element Six, производителя синтетических алмазов, входящего в De Beers Group, а затем выполняет заключительную часть процесса изготовления самостоятельно.

Quantum Brilliance была создана Австралийским национальным университетом в 2019 году и только недавно вышла из скрытого режима. Сейчас в нем 25 сотрудников, и сейчас ведется активный набор на 20 должностей. В следующем году стартап планирует вырасти до более чем 100 сотрудников, половина из которых будет базироваться в Германии.

Компания находится в процессе открытия офиса в Германии, отчасти для того, чтобы извлечь выгоду из 2 млрд евро в виде финансирования, выделенного правительством Германии для сектора квантовых вычислений, а также для того, чтобы воспользоваться преимуществами квалифицированной рабочей силы.

«Германия обладает одной из самых высоких плотностей групп квантовых исследований алмазов, а также опытом в области прецизионного производства», – сказал Хорсли. Крупные производители автомобилей, которые, как ожидается, станут одними из первых заказчиков квантовых вычислений, также сосредоточены в регионе.

Это конец других типов квантовых компьютеров?

Затмит ли квантовые вычисления при комнатной температуре другие, более громоздкие подходы, такие как сверхпроводимость? «Не сразу», – говорит Доэрти.

«Будущее неоднородно – идея единого компьютера, который может делать все, ушла», – сказал он. Квантовые компьютеры, особенно когда у них есть всего несколько кубитов, скорее всего, будут в значительной степени приспособлены к решению одной конкретной проблемы. Более быстрые квантовые компьютеры – например, сверхпроводящие системы – можно использовать для решения одного типа задач, а компьютеры на основе алмаза – для другого.

Например, расчеты с участием одной сложной молекулы могут быть более подходящими для обработки на мэйнфрейме в лаборатории. Но сеть меньших по размеру машин на основе алмазов, обрабатывающих параллельно, могла бы лучше вычислить, как все системы небольших молекул взаимодействуют друг с другом.

Однако со временем, когда количество кубитов будет расти, Доэрти ожидает, что микс квантовых вычислений сместится в пользу алмазов. «Со временем некоторые технологии исчезнут. Конечная цель для нас – быть квантовым компьютером для всего».